（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）無(wú)機粉體填充改性塑料近幾年來(lái)獲得長(cháng)足的發(fā)展，無(wú)機粉體填充改性塑料在降低塑料制品的成本上是無(wú)可爭議的，在降低成本的同時(shí)，如何保證制品的性能或如何賦予制品新的功能方面仍有許多工作可作。
目前應用于塑料填充改性的無(wú)機粉的種類(lèi)也只有為數不多的幾種，而且在有數的幾種中也未能充分得到開(kāi)發(fā)利用，利用最成功的當數碳酸鈣，其余幾種因質(zhì)量或價(jià)格等因素都未能得到充分應用。其中最有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的主要有硅灰石粉、滑石粉和氫氧化鎂。
(1) 硅灰石
硅灰石粉的化學(xué)組成是硅酸鈣(CaSiO3)，主要結構特征具有較大長(cháng)徑比，一般可達15∶1。大連亞泰科技新材料有限公司生產(chǎn)超細針狀硅灰石粉，由于采用新的加工技術(shù)，其長(cháng)徑比高達20∶1。表1列出采用該硅灰石粉，在相同加工條件，相同粒徑(1 250目)和相同填充量(30%)的情況下填充PE、PP與重質(zhì)CaCO3性能比較，從表中所列數據可以看出，硅灰石粉明顯優(yōu)于CaCO3。
表1 硅灰石粉與重質(zhì)CaCO3填充改性性能比較
(2) 滑石
滑石粉化學(xué)組成為3MgO4SiO·H2O，其結構呈片狀或鱗片狀，屬單斜晶系，在已知礦物中滑石粉的硬度最小，莫氏硬度為1，對塑料加工設備使用壽命有利。我國具有豐富的滑石粉資源，隨著(zhù)加工技術(shù)的進(jìn)步，可為塑料行業(yè)提供多種牌號的產(chǎn)品?；蹜糜谒芰现破?，可提高制品的剛性和耐熱性，用于膜制品中具有較高透光性和阻隔紅外線(xiàn)功能，表2和表3分別列出由遼寧艾?；塾邢薰咎峁┑娜N不同牌號滑石粉，按相同的加工條件，相同填充比例和相同粒徑，填充P E 注塑標準樣條和吹膜與重質(zhì)CaCO3性能比較。
表2 滑石粉與CaCO3填充HDPE力學(xué)性能比較
表3 滑石粉與CaCO3填充PE膜性能比較
從表2中數據可以看出，滑石粉的拉伸強度和彎曲強度均優(yōu)于CaCO3，而且比純樹(shù)脂還要好，拉伸強度和彎曲強度是材料剛性好壞的重要標志。從表3中所列數據可以看出膜的力學(xué)性能，滑石粉與碳酸鈣基本相同，但透光率和霧度滑石粉明顯優(yōu)于碳酸鈣。
透光率是透過(guò)光強度與人射光強度之比，而霧度是指光透過(guò)后而偏離入射光的散射光與透過(guò)光之比。霧度大小不影響膜內溫度，適當增大，有利于某些農作物生長(cháng)。我國是個(gè)農業(yè)大國，農膜的用量每千需要100多萬(wàn)t，居世界之首，所以滑石粉在農膜中的應用具有巨大潛力。
(3) 氫氧化鎂
氫氧化鎂化學(xué)式為Mg(OH)2可以用化學(xué)辦法制備，也可以從水鎂石礦石經(jīng)粉碎獲得后者又稱(chēng)水石粉。氫氧化鎂是近幾年來(lái)開(kāi)發(fā)的具有較好阻燃功能的無(wú)機阻燃劑，與氫氧化鋁復配使用效果更好，二者的阻燃機理基本相同，受熱脫水后可在燃燒物表面形成一種鈣化層，阻隔與空氣氧的接觸與此同時(shí)放出大量的水，其中氫氧化鋁失水量為34.6%，氫氧化鎂失水量為31.69%，失水過(guò)程中除解降溫外，所形成的水蒸汽覆蓋在燃燒物上層，同樣具有阻隔空氣氧的作用。由于兩者的失水溫度不同，配合使用可以收到協(xié)同作用的效果。由于世界各國都在限制或禁止使用有害含鹵類(lèi)阻燃劑，這就為氫氧化鎂的推廣應用帶來(lái)難得的機遇。
(4) 沸石
沸石是一種結晶型硅鋁酸鹽，具有規整的微孔結構和巨大的表面積，其孔徑為0.2～
0.8nm，比表面積為400～800m2/g，密度比一般無(wú)機粉小，為2.3g/cm3。用800目沸石粉和1 250目重質(zhì)碳酸鈣，通過(guò)同樣的工藝條件制成填充母料，以25%(無(wú)機粉含量)的填充量填充HDPE，其力學(xué)性能和制品的密度測試結果如表4所示。
表4沸石粉與重質(zhì)碳酸鈣填充HDPE性能比較
從表中數據可以看出，復合材料的力學(xué)性能和密度沸石粉明顯的優(yōu)于重質(zhì)碳酸鈣。這是由于它的多孔結構和密度小所決定的。無(wú)機粉的密度對填充后的塑料制品增重問(wèn)題影響較大，所以沸石粉較其他無(wú)機粉有一定優(yōu)勢。
(5) 增重問(wèn)題
無(wú)機粉體填充改性塑料增重問(wèn)題，往往是制約推廣應用的一個(gè)重要原因，其實(shí)并非填充后的所有制品都增重或增重率相同，增重率的大小與加工工藝有密切關(guān)系，其中膜制品基本不增重或增重率其微，擠出制品如管材、片材等增重率較小，填充量在20%的情況下，增重率一般不超過(guò)5%。增重幅度比較大的是注塑制品，表5列出CaCO3填充PE、PP不同填充量的情況下增重率。
表5 CaCO3不同填充量PE、PP復合材料的增重率
從表5中所列數據可以看出，對于PE、PP不同填充量增重率不同，填充量越多增重率越大。在相同填充量的情況下，PP的增重率大于PE，這主要是由于PP的結構所致，PP大分子鏈上連結有許多個(gè)甲基，分子鏈間的空隙較大，CaCO3更容易填充到空隙中。對于注塑塑料制品來(lái)說(shuō)，如從增重角度考慮，填充PE，優(yōu)于PP。如從性?xún)r(jià)比考慮填充量并非越多越好，以10%～15%為宜。為了解決無(wú)機粉體填充改性塑料增重問(wèn)題，除開(kāi)發(fā)新的密度小、性能好的無(wú)機粉體外，采用微發(fā)泡技術(shù)也是一種比較好的途徑。目前這項工作正在研究之中，不久的將來(lái)可望獲得成功。
(6) 小結
業(yè)內人士和社會(huì )各階層也就更要正確對待和評價(jià)無(wú)機粉體填充改性塑料。無(wú)機粉體畢竟不是高分子材料，與樹(shù)脂相比是資源豐富的廉價(jià)原料，對填充改性塑料不能以純塑料的標準去要求它，盡管在某些性能方面它可能比純塑料好，但必須以犧牲其他性能為代價(jià)。降低成本，節約石油資源有利于環(huán)境保護是無(wú)機粉體填充改性塑料的最大優(yōu)勢，但它的綜合性能肯定不如純塑料好，只有正確認識這一點(diǎn)，才能使無(wú)機粉體填充改性塑料沿著(zhù)正確方向健康快速的發(fā)展。
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